JP4725536B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却するための冷却器とを備えた電力変換装置に関する。
インバータやコンバータ等の電力変換装置は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールによって構成される。該半導体モジュールには大きな電流が流れるため、半導体モジュールは発熱し、温度上昇する。そのため、半導体モジュールを冷却して、正常な動作を確保する必要がある。
そこで、電力変換装置は、半導体モジュールの冷却を行うための冷却器を備えている(特許文献1参照)。
冷却器は、内側に水などの冷却媒体を流通させ、冷却器に接触配置した半導体モジュールと冷却媒体との間で熱交換を行うことにより、半導体モジュールを冷却する。それ故、冷却媒体の温度が充分に低くないと、半導体モジュールの冷却効率が不充分となるおそれがある。
そこで、冷却媒体の温度が所定の温度にあることを監視すべく、冷却媒体の温度を測定する温度検出器が、電力変換装置に配設されている。これにより、例えば、冷却媒体を循環させるためのポンプの故障や、半導体モジュールの異常発熱等に起因して、冷却媒体が温度上昇したとき、これを温度検出器によって検出することにより、被制御電力を低減したり、停止させたりするなどの処置をとることができる。
しかしながら、温度検出器を、冷却器の近傍における電力変換装置の筐体にネジ留め固定すると、電力変換装置に内蔵されるリアクトル等の発熱体による熱が、筐体を伝って温度検出器にまで達する(比較例1参照)。更には、半導体モジュールの熱が、輻射熱として温度検出器に伝わることもある。
これにより、温度検出器は、冷却器における冷却媒体の温度よりも高い温度を検出してしまう。その結果、上述したような電力変換装置の熱保護機能が早目に作動してしまうという問題がある。
特開2005−143244号公報
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、冷却媒体の温度の検出精度に優れた温度検出器を備えた電力変換装置を提供しようとするものである。
発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却するための冷却器とを備えた電力変換装置であって、
上記冷却器は、内側に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けてなり、
上記冷却媒体の温度を検出するための温度検出器が、上記冷却器の一部に取り付けてあり、
上記冷却器は、互いに所定の間隔をもって積層配置された複数の冷却管を有し、該複数の冷却管のうちの少なくとも2本の冷却管は、上記半導体モジュールを両主面から挟持するように配され、
積層配置された上記複数の冷却管のうちの積層方向の一方の端部に配された冷却管に、上記冷媒流路に冷却媒体を導入する冷媒入口管と、上記冷媒流路から冷却媒体を排出する冷媒出口管とが配設されており、
上記温度検出器は、積層配置された上記複数の冷却管のうちの積層方向の他方の端部に配された冷却管に取り付けられていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置においては、上記温度検出器が上記冷却器の一部に取付けてあるため、冷却器内の冷却媒体の温度を精度よく検出することができる。即ち、温度検出器は、上記冷却器の管壁を通じて冷却媒体の温度を検出することができるため、優れた検出精度を得ることができる。
また、温度検出器を筐体に固定した場合等には、電力変換装置におけるリアクトルなどの発熱部品の熱が筐体を通じて温度検出器に伝わることが考えられるが、温度検出器を冷却器に直接取付けることにより、このような熱外乱を防ぐことができる。その結果、温度検出器は、冷却媒体の温度検出の精度を高くすることができる。
以上のごとく、本発明によれば、冷却媒体の温度の検出精度に優れた温度検出器を備えた電力変換装置を提供することができる。
本発明において、上記温度検出器は、上記冷却器の一部に面接触する金属プレートを介して、上記冷却器に取り付けてあることが好ましい(請求項6)。
次に、請求項6の発明の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置においては、上記温度検出器が上記冷却器の一部に面接触する金属プレートに取付けてあるため、冷却器内の冷却媒体の温度を精度よく検出することができる。即ち、温度検出器は、金属からなる上記冷却器の管壁及び上記金属プレートを通じて冷却媒体の温度を検出することができるため、冷却媒体と温度検出器との間の熱抵抗が小さくなり、優れた検出精度を得ることができる。
また、上記温度検出器は、上記金属プレートに取付ければよいため、例えばネジ留めなどによって容易かつ確実に温度検出器を取付けることができる。
また、上記金属プレートを上記冷却器に面接触させることにより、冷却器の熱を効率的に金属プレートに伝達することができ、冷却媒体の温度を精確に検出することができる。
また、温度検出器を冷却器に金属プレートを介して取付けることにより、リアクトル等の発熱体からの伝熱などの熱外乱を防ぐことができる。その結果、温度検出器による冷却媒体の温度検出の精度を高くすることができる。
以上のごとく、請求項6の発明によれば、冷却媒体の温度の検出精度に優れた温度検出器を備えた電力変換装置を提供することができる。
発明(請求項1)において、上記電力変換装置としては、例えば、DC−DCコンバータやインバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
発明(請求項1)において、上記冷却器は、上記半導体モジュールを両主面から挟持するように配された複数の冷却管を有する。
これにより、上記半導体モジュールを効率的に冷却することができる。
また、上記温度検出器は、上記複数の冷却管のうちの端部に配された冷却管に取り付けることができる。
この場合には、温度検出器を冷却器に容易に取付けることができる。
また、上記温度検出器は、上記複数の冷却管のうちの隣合う2つの冷却管の間に挟持されていてもよい(請求項)。
この場合には、温度検出器は、2つの冷却管を通じて冷却媒体の温度を検出することとなるため、一層精確な温度検出を行うことができる。
また、上記温度検出器を挟持する隣合う2つの冷却管の間には、上記半導体モジュールが配設されていないことが好ましい(請求項)。
この場合には、上記温度検出器は、上記半導体モジュールの熱の影響を受け難く、冷却媒体の温度検出精度をより高めることができる。即ち、半導体モジュールの熱が輻射によって温度検出器に達したり、半導体モジュールの熱によって局部的に温度上昇した冷却媒体の温度を温度検出器が検出したりすることを防ぐことにより、熱外乱を除去することができる。
また、上記温度検出器を挟持する隣合う2つの冷却管の間には、上記温度検出器と同様の外形を有するダミーが挟持されていることが好ましい(請求項4)。
また、上記温度検出器は、上記冷却器の一部を構成する冷却管の一方の主面に接触配置されており、上記冷却管の他方の面には、上記半導体モジュールが接触配置されており、上記冷却管の上記冷媒流路には、上記温度検出器に面する第一流路と上記半導体モジュールに面する第二流路とを有することが好ましい(請求項)。
この場合には、上記半導体モジュールの熱の影響を抑制して、上記温度検出器による冷却媒体の温度検出精度を高くすることができる。即ち、半導体モジュールは、主に冷媒流路のうちの第二流路を流れる冷却媒体と熱交換するため、第二流路内の冷却媒体の温度は上昇する。しかし、温度検出器は、第一流路に面しているため、主に第一流路を流れる冷却媒体の温度を検出することとなる。それ故、半導体モジュールの熱外乱を排除して、冷却媒体の温度検出精度を高めることができる。
に、上記金属プレートは、積層配置された上記複数の冷却管のうち、積層方向における上記冷媒入口管及び上記冷媒出口管と反対側の端部に配された冷却管の外側面に面接触していることが好ましい(請求項)。
この場合には、上記半導体モジュールを効率的に冷却することができる。また、上記金属プレートを大きな面積で冷却器と面接触させることが容易となるため、温度検出器によって冷却媒体の温度をより精度よく測定することができる。
また、上記金属プレートは、上記複数の冷却管と上記複数の半導体モジュールとを積層方向に押圧する押圧手段の一部を構成する部材であることが好ましい(請求項)。
この場合には、上記押圧手段を構成する部材を、上記温度検出器を搭載するための上記金属プレートとして利用することができるため、部品点数の増加を防ぐことができる。また、この場合、金属プレートは、押圧された状態で冷却管に密着するため、冷却管と金属プレートとの間の熱抵抗を小さくすることができる。その結果、温度検出器による冷却媒体の温度検出をより精確に行うことができる。
また、上記金属プレートは、幅方向の端部に、上記冷却器との接触面に直交する方向に設けた取付座部を有し、該取付座部に上記温度検出器を取付けてあることが好ましい(請求項)。
この場合には、上記温度検出器を容易に安定した状態で金属プレートに取付けることができる。
また、上記取付座部は、上記金属プレートの幅方向の両端部に形成されており、上記温度検出器は、上記両端部に設けた取付座部のうちの少なくとも一方に取付けられていることが好ましい(請求項10)。
この場合には、幅方向の向きを考慮することなく、金属プレートを電力変換装置に組付けることができる。即ち、例えば、金属プレートの幅方向の向きを逆転させて取付けても、一方の取付座部が他方の座部と同じ位置に配置されることとなるため、上記温度検出器の取り付けに支障を来たすことがないという利点がある。その結果、電力変換装置の組立て作業性が向上する。
また、上記金属プレートは、上記冷却器の一部を構成する冷却管の一方の主面に接触配置されており、上記冷却管の他方の面には、上記半導体モジュールが接触配置されており、上記冷却管の上記冷媒流路は、上記金属プレートに面する第一流路と上記半導体モジュールに面する第二流路とを有することが好ましい(請求項11)。
この場合には、上記半導体モジュールの熱の影響を抑制して、上記温度検出器による冷却媒体の温度検出精度を高くすることができる。即ち、半導体モジュールは、主に冷媒流路のうちの第二流路を流れる冷却媒体と熱交換するため、第二流路内の冷却媒体の温度は上昇する。しかし、温度検出器を取付けた金属プレートは第一流路に面しているため、温度検出器は主に第一流路を流れる冷却媒体の温度を検出することとなる。それ故、半導体モジュールの熱外乱を排除して、冷却媒体の温度検出精度を高めることができる。
(実施例1)
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図1、図2を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図1に示すごとく、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール2と該半導体モジュール2を冷却するための冷却器3とを備えている。
冷却器3は、内側に冷却媒体Wを流通させる冷媒流路を設けてなる。
そして、冷却媒体Wの温度を検出するための温度検出器4が、冷却器3の一部に面接触する金属プレート5に取り付けてある。
冷却器3は、半導体モジュール2を両主面から挟持するように配された複数の冷却管31を有し、金属プレート5は、複数の冷却管31のうちの端部に配された冷却管310の外側面319に面接触している。
冷却器3は、図1に示すごとく、半導体モジュール2の両主面に配され、該半導体モジュール2と共に積層配置される複数の冷却管31と、該複数の冷却管31の上流側端部311同士及び下流側端部312同士を連結する連結部32とを有する。そして、各冷却管31の内部に、冷却媒体Wが流通する冷媒流路が形成されている。また、積層方向の一端に配された冷却管31の上流側端部311及び下流側端部312には、それぞれ冷媒入口管331及び冷媒出口管332が配設されている。
これにより、冷媒入口管331から導入された冷却媒体Wは、上記連通部32を通じて、各冷却管31に、上流側端部311から分配供給されると共に下流側端部312に向かって流れる。この間に、冷却媒体Wは半導体モジュール2と熱交換する。そして、冷却媒体Wは、各冷却管31の下流側端部312から連通部32を通じて冷媒出口322へ向かい、冷媒出口管322から排出される。
また、隣合う冷却管31の間には、2個の半導体モジュール2が冷媒流路の形成方向に並べて配置してある。
上記電力変換装置1は、各半導体モジュール2の半導体素子によるスイッチング動作によって被制御電流を制御する。そして、この被制御電流が各半導体素子に流れることにより、半導体素子が発熱し温度上昇する。一方、この温度上昇を防ぐべく、上記冷却器3の冷却管31を流れる冷却媒体Wによって、半導体モジュール2を冷却して温度上昇を抑制している。
また、上記冷却媒体としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、水やアンモニア等の自然冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒がある。
また、複数の半導体モジュール2及び冷却器3を含めた電力変換装置1の構成部品は、筐体11の内部に収容されている。ただし、冷却器3の冷媒入口管331及び冷媒出口間332の一部は、筐体11から突出している。冷媒入口管331及び冷媒出口管332は、筐体11に対して樹脂製のグロメットを介して支承されている。
なお、筐体11及び冷却器3は、例えばアルミニウムからなる。また、金属プレート5は、例えばステンレス鋼からなる。ただし、これらの材質は、特に限定されるものではない。
また、筐体11の内部には、電力変換装置1の構成部品の一つであるリアクトル12が配設されている。リアクトル12は、冷媒入口管331と冷媒出口管332との間において、筐体11に固定されている。ただし、リアクトル12は、冷却器3に対しては直接接触していない。
また、温度検出器4は、筐体11に対して接触していない。
また、温度検出器4としては、例えば、サーミスタ,温度検出ダイオード,熱電対,サーモスタット等を用いたものがある。
また、温度検出器4は、金属プレート5に対して例えばビス等によって固定することができる。
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1においては、温度検出器4が冷却器3の一部に面接触する金属プレート5に取付けてあるため、冷却器3内の冷却媒体Wの温度を精度よく検出することができる。即ち、温度検出器4は、金属からなる冷却器3の管壁及び金属プレート5を通じて冷却媒体Wの温度を検出することができるため、冷却媒体Wと温度検出器4との間の熱抵抗が小さくなり、優れた検出精度を得ることができる。
また、温度検出器4は、金属プレート5に取付ければよいため、例えばネジ留めなどによって容易かつ確実に温度検出器4を取付けることができる。
また、金属プレート5を冷却器3に面接触させることにより、冷却器3の熱を効率的に金属プレート5に伝達することができ、冷却媒体Wの温度を精確に検出することができる。
また、仮に温度検出器4を筐体11に固定した場合には、電力変換装置1におけるリアクトル12などの発熱部品の熱が筐体11を通じて温度検出器4に伝わることが考えられるが、温度検出器4を冷却器3に金属プレート5を介して取付けることにより、このような熱外乱を防ぐことができる。その結果、温度検出器4による冷却媒体Wの温度検出の精度を高くすることができる。
また、金属プレート5は、複数の冷却管31のうちの端部に配された冷却管310の外側面319に面接触している。これにより、金属プレート5を大きな面積で冷却器3と面接触させることが容易となるため、温度検出器4によって冷却媒体Wの温度をより精度よく測定することができる。
以上のごとく、本例によれば、冷却媒体の温度の検出精度に優れた温度検出器を備えた電力変換装置を提供することができる。
(実施例2)
本例は、図3、図4に示すごとく、冷却器3の端部に配された冷却管310の外側面319に面接触した金属プレート5に対して、その幅方向の端面51に温度検出器4を取付けた電力変換装置1の例である。
即ち、実施例1(図1、図2)においては、金属プレート5における冷却管310とは反対側の面に温度検出器4を取付けた例を示したが、本例の電力変換装置1は、金属プレート5の幅方向の端面51に温度検出器4を固定している。
また、本例の場合、複数の冷却管31と複数の半導体モジュール2とを積層方向に押圧する押圧手段の一部を構成する部材を、金属プレート5とすることができる。即ち、端部の冷却管310に金属プレート5を面接触させた状態で、金属プレート5を冷却管310とは反対側の面からバネ等によって、冷却管31と半導体モジュール2との積層方向に押圧する(矢印F)。
即ち、薄いアルミニウム板等によって構成される冷却管310を直接板ばね等によって押圧すると、冷却管310が局部的に変形してしまうため、剛性の高い金属プレート5を冷却管310に面接触させた状態で、金属プレート5を介して押圧することにより、冷却管310を変形させることなく、冷却管31と半導体モジュール2との積層体の全体を均等に押圧することができる。
そして、この押圧手段の一部としても機能する金属プレート5に対して、温度検出器4を固定している。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、上記押圧手段を構成する部材を、温度検出器4を搭載するための金属プレート5として利用することができるため、部品点数の増加を防ぐことができる。また、この場合、金属プレート5は、押圧された状態で冷却管310に密着するため、冷却管310と金属プレート5との間の熱抵抗を小さくすることができる。その結果、温度検出器4による冷却媒体Wの温度検出をより精確に行うことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例3)
本例は、図5、図6に示すごとく、金属プレート5の幅方向(短手方向)の端部に、冷却器3との接触面に直交する方向に設けた取付座部52を設け、該取付座部52に温度検出器4を取付けた例である。
なお、金属プレート5の取付座部52は、具体的には、電力変換装置1を自動車のエンジンルームに配置したときに上側に配置される。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、温度検出器4を容易に安定した状態で金属プレート5に取付けることができる。
また、本例の場合、実施例2と同様に、複数の冷却管31と複数の半導体モジュール2とを積層方向に押圧する押圧手段の一部を構成する部材を、金属プレート5とすることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例4)
本例は、図7に示すごとく、金属プレート5の取付座部52を、金属プレート5の幅方向の両端部に形成した例である。
そして、温度検出器4は、2つの取付座部52のうちの一方に取付けられている。具体的には、電力変換装置1を自動車のエンジンルームに配置したときに上側になる取付座部52の上面に温度検出器4が固定されている。
その他は、実施例3と同様である。
本例の場合には、幅方向の向きを考慮することなく、金属プレート5を電力変換装置1に組付けることができる。即ち、金属プレート5の幅方向の向きを逆転させて取付けても、一方の取付座部52が他方の座部52と同じ位置に配置されることとなるため、温度検出器4の取り付けに支障を来たすことがないという利点がある。
その結果、電力変換装置の組立て作業性が向上する。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例5)
本例は、図8、図9に示すごとく、複数の冷却管31のうちの隣合う2つの冷却管31の間に、温度検出器4を挟持した電力変換装置1の例である。
本例においては、冷却器3における冷媒入口管331及び冷媒出口管332とは反対側の端部に配された冷却管310と、該冷却管310に隣合う冷却管31との間に、温度検出器4を挟持させている。
そして、温度検出器4を挟持する隣合う2つの冷却管310、31の間には、半導体モジュール2は配設せず、温度検出器4のほかに、温度検出器4と同様の外形を有するダミー40を挟持させている。これにより、冷却管31と半導体モジュール2との積層体が積層方向に押圧されたとき、その押圧力が積層体の全体に均等にかかるようにすることができる。
また、温度検出器4及びダミー40は、半導体モジュール2と同等の幅(図8における上下幅)を有することが好ましい。これにより、上記押圧力が積層体の全体に均等にかかりやすくなる。
なお、本例の電力変換装置1においては、温度検出器4は冷却器3に直接接触している。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、温度検出器4は、2つの冷却管31、310を通じて冷却媒体Wの温度を検出することとなるため、一層精確な温度検出を行うことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例6)
本例は、図10に示すごとく、冷却管31の冷媒流路34を、温度検出器4に面する第一流路341と半導体モジュール2に面する第二流路342とに分割した例である。
即ち、冷却管31の一方の主面に温度検出器4が接触配置され、冷却管31の他方の面に半導体モジュール2が接触配置された構成において、冷却管31に、温度検出器4に面する第一流路341と半導体モジュール2に面する第二流路342とを形成している。
そして、第一流路341と第二流路342とは、冷却管31の流路方向の両端以外においては、仕切板35によって仕切られた互いに独立した流路となっている。即ち、冷却管31の上流側端部311(図1参照)から導入された冷却媒体Wは、第一流路341と第二流路342とに枝分かれして流れ、下流側端部312(図1参照)において初めて合流することとなる。
なお、第一流路341及び第二流路342には、冷却媒体Wの整流及び冷却効率の向上を目的とした波型の内部フィン343がそれぞれ配設されている。
本例の場合には、半導体モジュール2の熱の影響を抑制して、温度検出器4による冷却媒体Wの温度検出精度を高くすることができる。即ち、半導体モジュール2は、主に冷媒流路Wのうちの第二流路342を流れる冷却媒体Wと熱交換するため、第二流路342内の冷却媒体Wの温度は上昇する。しかし、温度検出器4は、第一流路341に面しているため、主に第一流路341を流れる冷却媒体Wの温度を検出することとなる。それ故、半導体モジュール2の熱外乱を排除して、冷却媒体Wの温度検出精度を高めることができる。
(実施例7)
本例は、図11に示すごとく、上記実施例6において示した冷却管31と半導体モジュール2とを交互に積層した電力変換装置1の例である。即ち、第一流路341と第二流路342とを有する冷却管31を、半導体モジュール2と交互に積層している。
そして、積層方向の端部に配される冷却管310の外側面319に、温度検出器4を直接接触配置している。
その他は、実施例6と同様である。
本例のように、積層型の冷却器3においても、上記実施例6に示した冷却管31を用いることにより、実施例6に示した作用効果を得ることができる。
なお、本例において、温度検出器4を取付けた冷却管311のみが、第一流路341と第二流路342とを有する冷却管であってもよい。この場合でも、半導体モジュール2の熱外乱を排除して、冷却媒体Wの温度検出精度を高めることができる。
(実施例8)
本例は、図12に示すごとく、冷却管310に金属プレート5を面接触させ、該金属プレート5に温度検出器4を取付けた例である。
その他は、実施例7と同様である。
本例の場合にも、実施例6に示した作用効果を得ることができる。
(実施例9)
本例は、図13に示すごとく、隣合う2つの冷却管31、310の間に温度検出器4を挟持させた例である。
その他は、実施例7と同様である。
本例の場合にも、実施例6に示した作用効果を得ることができる。
(比較例1)
本例は、図14、図15に示すごとく、温度検出器4を電力変換装置9における筐体11に取付けた例である。
即ち、本例の電力変換装置9においては、温度検出器4を、冷却器3における冷媒入口管331と冷却管31との接合部付近における筐体11の底部にネジ留め固定している。また、温度検出器4は、冷却管3とは接触していない。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、電力変換装置9に内蔵されるリアクトル12等の発熱体による熱が、筐体11を伝って温度検出器4にまで達する。これにより、温度検出器4は、冷却媒体Wの実際の温度よりも高い温度を検出してしまうこととなる。
更には、温度検出器4は冷却器3に接触していないため、冷却器3内の冷却媒体Wの温度は、冷却器3と温度検出器4との間に介在する空気を介して測定することとなる。それ故、温度検出器4は、冷却媒体Wの温度を精確に検出することが困難となる。
このように、本例の電力変換装置1においては、温度検出器4による冷却媒体Wの測定温度と、実際の冷却媒体Wの温度との間に乖離が生じてしまう。
その結果、上述した電力変換装置の熱保護機能が早目に作動してしまい、電力変換装置の正常な動作を妨げてしまうおそれがある。
これに対し、本発明にかかる実施例1〜9の電力変換装置1のように、直接或いは金属プレートを介して冷却器3に温度検出器4を取付けることにより、冷却媒体Wの温度を精確に検出することができる。その結果、電力変換装置1の正常な動作を確保することができる。
(比較例2)
本例は、図16に示すごとく、冷媒流路34が一段形成された冷却管31の一方の面に半導体モジュール2を接触配置し、他方の面に温度検出器4を接触配置した例である。
即ち、上記冷却管31は、上記実施例6(図10)のように冷却管31の冷媒流路34を温度検出器4に面する第一流路341と半導体モジュール2に面する第二流路342とに分割せず、冷媒流路34を一つとしている。
その他は、実施例6と同様である。
本例の場合には、冷媒流路34を流れる冷却媒体Wは、冷却管31の一方の面において半導体モジュール2と熱交換を行い、温度上昇する。そして、冷却管31の他方の面において温度検出器4によって冷却媒体Wの温度を検出する。即ち、半導体モジュール2の熱によって局部的に温度上昇した冷却媒体Wの温度を、温度検出器4によって検出することとなる。
それ故、冷却管31に供給されている冷却媒体Wの温度よりも、温度検出器4によって測定される測定温度が大きな値となってしまう。
その結果、上述した電力変換装置の熱保護機能が早目に作動してしまい、電力変換装置の正常な動作を妨げてしまうおそれがある。
これに対し、上記実施例6(図10)のように冷却管31の冷媒流路34を温度検出器4に面する第一流路341と半導体モジュール2に面する第二流路342とに分割することにより、冷却媒体Wの温度を精確に検出することができる。その結果、電力変換装置の正常な動作を確保することができる。
なお、本発明の電力変換装置は、例えば、実施例3又は4に実施例6を組合わせるなど、上記各実施例を適宜組合わせた態様とすることもできる。
実施例1における、電力変換装置の平面説明図。 図1のA−A線矢視断面説明図。 実施例2における、電力変換装置の平面説明図。 図3のB−B線矢視断面説明図。 実施例3における、電力変換装置の平面説明図。 図5のC−C線矢視断面説明図。 実施例4における、電力変換装置の断面説明図。 実施例5における、電力変換装置の平面説明図。 図8のD−D線矢視断面説明図。 実施例6における、半導体モジュールと温度検出器との間に配される冷却管の断面説明図。 実施例7における、電力変換装置の断面説明図。 実施例8における、電力変換装置の断面説明図。 実施例9における、電力変換装置の断面説明図。 比較例1における、電力変換装置の平面説明図。 図14のE−E線矢視断面説明図。 比較例2における、半導体モジュールと温度検出器との間に配される冷却管の断面説明図。
符号の説明
1 電力変換装置
11 筐体
2 半導体モジュール
3 冷却器
31 冷却管
4 温度検出器
5 金属プレート

Claims (11)

  1. 半導体素子を内蔵する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却するための冷却器とを備えた電力変換装置であって、
    上記冷却器は、内側に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けてなり、
    上記冷却媒体の温度を検出するための温度検出器が、上記冷却器の一部に取り付けてあり、
    上記冷却器は、互いに所定の間隔をもって積層配置された複数の冷却管を有し、該複数の冷却管のうちの少なくとも2本の冷却管は、上記半導体モジュールを両主面から挟持するように配され、
    積層配置された上記複数の冷却管のうちの積層方向の一方の端部に配された冷却管に、上記冷媒流路に冷却媒体を導入する冷媒入口管と、上記冷媒流路から冷却媒体を排出する冷媒出口管とが配設されており、
    上記温度検出器は、積層配置された上記複数の冷却管のうちの積層方向の他方の端部に配された冷却管に取り付けられていることを特徴とする電力変換装置。
  2. 請求項1において、上記温度検出器は、上記複数の冷却管のうちの隣合う2つの冷却管の間に挟持されていることを特徴とする電力変換装置。
  3. 請求項2において、上記温度検出器を挟持する隣合う2つの冷却管の間には、上記半導体モジュールが配設されていないことを特徴とする電力変換装置。
  4. 請求項3において、上記温度検出器を挟持する隣合う2つの冷却管の間には、上記温度検出器と同様の外形を有するダミーが挟持されていることを特徴とする電力変換装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項において、上記温度検出器は、上記冷却器の一部を構成する冷却管の一方の主面に接触配置されており、上記冷却管の他方の面には、上記半導体モジュールが接触配置されており、上記冷却管の上記冷媒流路は、上記温度検出器に面する第一流路と上記半導体モジュールに面する第二流路とを有することを特徴とする電力変換装置。
  6. 請求項1において、上記温度検出器は、上記冷却器の一部に面接触する金属プレートを介して、上記冷却器に取り付けてあることを特徴とする電力変換装置。
  7. 請求項6において、上記金属プレートは、積層配置された上記複数の冷却管のうち、積層方向における上記冷媒入口管及び上記冷媒出口管と反対側の端部に配された冷却管の外側面に面接触していることを特徴とする電力変換装置。
  8. 請求項7において、上記金属プレートは、上記複数の冷却管と上記複数の半導体モジュールとを積層方向に押圧する押圧手段の一部を構成する部材であることを特徴とする電力変換装置。
  9. 請求項6〜8のいずれか一項において、上記金属プレートは、幅方向の端部に、上記冷却器との接触面に直交する方向に設けた取付座部を有し、該取付座部に上記温度検出器を取付けてあることを特徴とする電力変換装置。
  10. 請求項9において、上記取付座部は、上記金属プレートの幅方向の両端部に形成されており、上記温度検出器は、上記両端部に設けた取付座部のうちの少なくとも一方に取付けられていることを特徴とする電力変換装置。
  11. 請求項6〜10のいずれか一項において、上記金属プレートは、上記冷却器の一部を構成する冷却管の一方の主面に接触配置されており、上記冷却管の他方の面には、上記半導体モジュールが接触配置されており、上記冷却管の上記冷媒流路は、上記金属プレートに面する第一流路と上記半導体モジュールに面する第二流路とを有することを特徴とする電力変換装置。
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